JP2020085879A - 柱状部品外観検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】柱状部品の全面検査を実現し、部品の品質管理と検査の生産性を向上させる。【解決手段】柱状部品外観検査装置であって、部品を降ろすレール32を有する部品供給装置と、部品起立装置4と、落下された柱状部品を載せ、且つ磁気吸引して環状の輸送経路に沿って移動させる回転盤21と、外観検査を行う複数の撮像装置5A−5Fと、柱状部品を横臥姿勢にする部品転倒装置と、外観検査結果に応じて柱状部品を収集する部品収集装置とを備える。【選択図】図3

Description

本発明は、電子部品外観検査装置に関し、特に柱状部品外観検査装置に関する。
先行技術
既存の電子部品外観検査装置(外観機器とも呼ばれる)では、振動盤を介して電子部品を整列させた後、回転盤に配列して、回転盤より電子部品をレンズの手前に移送して画像を撮り、撮れた画像により検査外観を行い、最後に、検査結果に応じて部品収集装置によって分類収集する。
ウェハー抵抗器(Metal Electrode Leadless Face Resistor、MELF Resistorに略称する)は、円柱形抵抗、足無し抵抗、又はリードレス抵抗とも呼ばれる。その外観は円筒状であり、表面実装技術(Surface Mount Technology、SMT)で回路基板に固定される。ウェハー抵抗器が耐高圧性、放熱性、耐衝撃性、変形抵抗性に優れるので、電源、通信、医療、計量器、自動車、照明、産業自動化などの分野に広く使用されている。
ウェハー抵抗器のような柱状部品に対する外観検査においては、磁石円盤を有する外観機械で柱状部品を移送されて検査を行うことは主な方法であるが、このような方法では、柱状部品が立つように端面が磁気吸引されることを採用している。図1は従来の外観機械による柱状部品の外観を検査することを示している。図1に示すように、柱状部品10が磁気吸引により磁石円盤に立たせることによって、柱状部品10の円柱の四面及び頂部の面に対する5面検査を行うことができる。しかしながら、このような方法では、柱状部品10の底部の面が磁石円盤に吸引されており、また、磁石円盤が透明なガラス製ではなく、底部の面に対する第6面検査は困難である。つまり、従来の外観機械では、柱状部品10の両端面の一部しか検査できず、全面検査を行うことができない。仮に、人手で第6面検査を行う事も考えられるが、柱状部品10の大きさは1mmほど小さいため、検査は困難であり、さらに、検査漏れの場合もある。
従来技術では、柱状部品材料に対して網羅的に検査することは不可能であり、製造者にとっては、ある割合の不良品が市場に流出する可能性があり、最終製品の品質や安定性が低下するという問題が生じる。したがって、従来技術の欠点を改善するための全面検査ができる機械に対する開発は、外観装置の競争力を強化するとともに、柱状部品材料の品質管理を向上させるのに重要である。
本発明の目的は、従来技術により柱状部品の5面検査しかできないという欠点を解決するための柱状部品外観検査装置を提供する。
本発明のもう一つ目的は、柱状部品の全面検査を実現でき、外観検査装置の競争力を強化させ、柱状部品の品質管理を向上するとともに、柱状部品を使用する最終製品の性能及び安定性を向上する柱状部品外観検査装置を提供する。
本発明のもう一つ目的は、状部品の全面検査を実現でき、人件費を節約するとともに、外観検査装置の生産性を向上させ、外観検査装置の産業上利用性を大幅に改善することができる柱状部品外観検査装置を提供する。
上述した目的を達成するために、本発明は、柱状部品外観検査装置を提供する。前記柱状部品外観検査装置は、部品供給装置と、部品起立装置と、回転盤と、複数の撮像装置と、部品転倒装置と、部品収集装置とを備える。部品供給装置は、部品を降ろすレールを有し、複数の柱状部品を移送させるように設けられる。部品起立装置は、部品を降ろすレールの末端に、且つ、柱状部品が起立姿勢でスライドされるように設けられる。回転盤は、落下された柱状部品を載せ、且つ磁気吸引して、柱状部品を回転盤の回転により環状の輸送経路に沿って移動させるように設けられる。複数の撮像装置は、回転盤の廻りに順次配置され、各角度での柱状部品の影像を撮って外観検査を行う。部品転倒装置は、複数の撮像装置のうち最後の撮像装置の前端に設けられ、柱状部品を転倒させ、柱状部品が起立姿勢から横臥姿勢となるように用いられる。部品収集装置は、外観検査結果に応じて柱状部品を収集するように用いられる。
好ましくは、柱状部品は、磁気吸引により起立姿勢ができる電子部品である。
好ましくは、部品転倒装置は転倒プレートを備え、前記転倒プレートは回転盤の環状の輸送経路に設けられ、且つ、転倒プレートは環状の輸送経路の接線方向に垂直となるように設けられる。
好ましくは、転倒プレートの底縁から回転盤の表面までの高さは、柱状部品の全高よりも低い。
好ましくは、転倒プレートの底縁から回転盤の表面までの高さと柱状部品の全高との比は、3/5〜19/20である。
好ましくは、部品転倒装置は高度調整部品を更に備え、前記高度調整部品は転倒プレートの高さを調整するように用いられる。
好ましくは、部品転倒装置は支持台をさらに備え、且つ、転倒プレートは支持台に固定される。
好ましくは、複数の撮像装置は、第1撮像装置と、第2撮像装置と、第3撮像装置と、第4撮像装置と、第5撮像装置と、第6撮像装置とを備え、部品転倒装置は、第5撮像装置と第6撮像装置との間に設けられる。第1撮像装置〜第5撮像装置は、それぞれ、柱状部品の円柱の四面及び頂部の面に対する5面検査を行い、第6撮像装置は、柱状部品の底部の面に対する第6面検査を行う。
好ましくは、回転盤は、磁性且つ非透明の環状回転盤である。
好ましくは、部品起立装置は弓形レールを備え、弓形レールの第1端開口は、部品を降ろすレールの末端に隣接し、且つ弓形レールの第2端開口は回転盤に位置される。第1端開口にある弓形レールの接線方向は、部品を降ろすレールに略平行となり、且つ第2端開口にある弓形レールの接線方向は、回転盤の表面に垂直となる。
好ましくは、柱状部品外観検査装置は部品ガイド装置を更に備え、前記部品ガイド装置は、部品起立装置の下流側に設けられ、且つ円弧面を有する。
好ましくは、柱状部品外観検査装置は部品ガイド装置を更に備え、前記部品ガイド装置は部品転倒装置の下流側に設けられ、且つ円弧面を有する。
従来の外観機械を用いて柱状部品の外観検査を行うことを示す概念図である。 本発明の柱状部品外観検査装置の平面図である。 本発明の柱状部品外観検査装置の斜視図である。 柱状部品外観検査装置の局所構造を示す図である。 柱状部品外観検査装置の局所構造を示す図である。 柱状部品外観検査装置の局所構造を示す図である。 転倒プレートと柱状部品との相対高さを示す図である。
本発明の特徴および利点を具体化するいくつかの実施形態は、以下の説明において詳細を説明する。なお、本発明は、異なる実施形態において様々な変更が可能であり、いずれも本願請求の範囲を逸脱せず、また、以下の説明及び図面で示す事項は、本発明を説明するためのものであり、限定するものではない。
本発明は、柱状部品外観検査装置を提供する。前記柱状部品は、外形が円筒状であり且つ磁気吸引により立てられる電子部品である。例としては、ウェハー抵抗器(MELF Resistor)が挙げられるが、これには限定されない。図2〜図3は、本発明の柱状部品外観検査装置を異なる角度から見た構造概念図である。図2及び図3に示すように、柱状部品外観検査装置1は、輸送装置2と、部品供給装置3と、部品起立装置4と、撮像装置5A〜5Fと、部品転倒装置6と、部品収集装置7とを備え、これらの装置は、柱状部品外観検査装置1の基台11に設けられる。
輸送装置2は、回転盤21と中央モーター22とを備える。本実施形態において、回転盤21が、磁性を有し且つ非透明の環状回転盤であるが、本願は磁石の円盤に限定されず、複数の磁石を組み合わせて形成しても良い。回転盤21は、水平に配置され、且つ、中央モーター22で駆動されるように接続されている。これによって、中央モーター22の駆動により水平方向に回転することができる。また、柱状部品10の載置荷台でもあり、回転によって柱状部品10を環状の輸送経路に沿って移動させ、撮像装置5A〜5Fの各箇所まで移送して柱状部品10の各表面に対する外観検査を行い、最後に、部品収集装置7に移送して収集作業を行う。
部品供給装置3は、振動盤31と部品を降ろすレール32とを備える。本実施形態において、振動盤31が円盤であり、円盤の回転及び振動によって、柱状部品10が円盤中心から最外縁に渦巻き状に最外縁まで順次配列して移送され、最後に、部品を降ろすレール32に進入する。部品を降ろすレール32は、振動盤31に連結され、且つ回転盤21の回転方向の略接線方向に沿って配置される。部品を降ろすレール32が直線状の凹溝であり、柱状部品10が横臥姿勢に載せられ、端面が当接するように直線状に配列し、柱状部品10を真っ直ぐ前方に押し付けて部品起立装置4に移送することができる。
図4は柱状部品外観検査装置の局所構造を示す図である。図4に示すように、部品起立装置4が部品を降ろすレール32の末端に設けられ、弓形レール41を備える。弓形レール41の第1端開口411が部品を降ろすレール32の末端に隣接して設けられ、第2端開口412が回転盤21上に位置される。一つの実施形態においては、第1端開口411にある弓形レール41の接線方向は、部品を降ろすレール32と力平行であり、第2端開口412にある弓形レール41の接線方向は、回転盤21の表面と略垂直となる。弓形レール41は、第1端開口411により部品を降ろすレール32の末端から移送された柱状部品10を受け、この時の柱状部品10が横臥姿勢となっている。そして、柱状部品10は、弓形レール41にそってスライドして回転盤21に立ち、回転盤21の磁気吸引を受けて回転盤21に安定に立ちながら、回転盤21の回転によって環状の輸送経路に沿って前進し、撮像装置5A〜5Fに移送される。
柱状部品10の各角度からの画像を効率よく撮れるため、柱状部品10は、撮像装置5A〜5Fが撮影しやすいように、回転盤21において一定の間隔を開けて置く。このため、回転盤21の回転速度は、柱状部品10の落下速度よりも速く、柱状部品10同士の間隔を作れる。
本発明の柱状部品外観検査装置1は、複数の撮像装置5A〜5Fを備え、各角度での柱状部品10の影像を取って外観検査を行うように設けられている。本実施形態において、本発明の柱状部品外観検査装置1は、6個の撮像装置を備え、それぞれ、第1撮像装置5A、第2撮像装置5B、第3撮像装置5C、第4撮像装置5D、第5撮像装置5E及び第6撮像装置5Fである。撮像装置5A〜5Fが、回転盤21を囲むように設けられ、且つ撮像装置5A〜5Fは、それぞれ、異なる撮影角度に応じて回転盤21に対して異なる角度をなすように周縁に隣接して配置される。各撮像装置5A〜5Fは、それぞれ、撮影レンズ51と直立スライドレール52とを備えており、撮影レンズ51は、スライド可能なように直立スライドレール52に設けられ、且つ各角度での柱状部品10の影像を撮って外観検査を行うように設けられている。
本実施形態において、撮像装置5A〜5Fは、必要に応じて、更に、反射ミラーを備えても良い。前記反射ミラーは、回転盤21に対応して配置され、回転盤21に載せられた柱状部品10の様子を反射するために用いられており、撮影レンズ51が柱状部品10の影像を撮ることができる。撮像装置5A〜5Fにより撮られた影像は、視覚演算プログラムによりさらに判別され、判別された結果は部品収集装置7に伝送して分類収集を行う。
部品供給装置3より移送されてきた柱状部品10は、部品起立装置4を経て回転盤21に落下し、且つ回転盤21の磁気吸引により柱状部品10の一面が回転盤21の表面に吸着されるため、回転盤21に立つことができる。回転盤21が立ったままの柱状部品10を移送している過程において、第1撮像装置5A〜第5撮像装置5Eを用いて、柱状部品10の円柱の4面及び頂部の面を撮影することができる。柱状部品10の底部の面(第6面)に対する検査について、本発明の柱状部品外観検査装置1においては、第5撮像装置5Eの次に、部品転倒装置6及び第6撮像装置5Fを設けており、全面検査を行うことができる。
図5及び図6は、柱状部品外観検査装置の局所構造を示している。図5及び図6に示すように、部品転倒装置6は、立っている柱状部品10を転倒させるように用いられ、つまり、柱状部品10は、起立姿勢から横臥姿勢の状態に転倒され、底部の面を見える状態で第6面検査を行う。そのため、部品転倒装置6は、最後の撮像装置の前端、すなわち、第5撮像装置5Eと第6撮像装置5Fとの間に設けられる。
本実施形態において、部品転倒装置6は、転倒プレート61と支持台62と高度調整部品63とを備える。転倒プレート61は、支持台62に固定され、且つ高度調整部品63により転倒プレート61の高さを調整することができる。転倒プレート61は、回転盤21における環状の輸送経路に設けられる。転倒プレート61は、環状の輸送経路の接線方向に対して垂直となるように設けられる。転倒プレート61の底縁から回転盤21の平面までの高さは、柱状部品10の全高より低いため、立っている柱状部品10が、転倒プレート61を通過するときに、転倒プレート61と接触して転倒される。これによって、柱状部品10は、起立姿勢から横臥姿勢の状態に転倒する(図6において、起立姿勢柱状部品を10'で、転倒プレート61が転倒されて横臥姿勢となった柱状部品を10''で示している)ことを実現できる。柱状部品10が横臥姿勢になると、回転盤21に磁力で吸引された底部の面が露出し、後端にある第6撮像装置5Fにより底面に対して第6面検査を行って、柱状部品10の全面検査を実現することができる。
図7は転倒プレートと柱状部品との相対的な高さを示す図である。図7に示すように、転倒プレート61の底縁611は、柱状部品10の頂端の近傍にあり、且つ底縁611から回転盤21の表面までの高さhは、柱状部品10全高Hの3/5〜19/20の範囲内にある。試行テスト結果より、転倒プレート61の底縁611から回転盤21表面までの高さは、上記の範囲内であれば、柱状部品10を転倒し回転盤21の環状の輸送経路の接線方向に沿って平らになることができ、且つ、経路から外れることがない。これによって、後端にある第6撮像装置5Fの撮影及び部品収集装置7の収集は、容易に行われる。
本実施形態においては、高度調整部品63は、調整スライドを備えても良い。例えば、Z軸スライドが挙がられる。手動でZ軸スライドのノブを回転して転倒プレート61の高さを調整し、転倒プレート61の底縁611から回転盤21の表面までの高さhと柱状部品10全高Hとの比は、3/5〜19/20になるように調整する。大きさの異なる柱状部品10を検査する場合、高度調整部品63により転倒プレート61の高さを調整して、大きさの異なる柱状部品10を転倒させて、第6面検査を行うことができる。
図2に示すように、部品収集装置7は、複数の部品収集箱71と、複数の部品収集箱71に対応する複数の吹き込みノズル72とを備える、各吹き込みノズル72は、対応の部品収集箱71に向かって配置され、且つ圧力調整可能な安定した高圧供給源と接続している。各吹き込みノズル72は、それぞれ電磁弁が設けられ、各電磁弁は制御装置に電気的に接続されており、制御装置で制御される電磁弁により各吹き込みノズル72の吹き出し時間を制御することができる。これによって、各柱状部品10の検査結果に応じて、各柱状部品10はそれぞれ対応の部品収集箱71に吹き込まれる。
本実施形態において、部品収集装置7は、4つの部品収集箱71を備え、そのうち、2つの部品収集箱71は、不良として検査された柱状部品10を収集し、異なる不良度の柱状部品10を収集することができる。さらに、一つの部品収集箱71は、合格品として検査された柱状部品10を収集し、もう一つの部品収集箱71は、再び検査が必要と判断された柱状部品10(例えば、撮影ができなかった柱状部品10)を収集する。例をとして、異なる不良度の柱状部品10を収集する2つの部品収集箱71は、それぞれ、NG1及びNG2とし、NG1は、穴あり又は色ばらつきなどの不良品を集め、NG2は、材料又はキャップが粉砕された不良品を集める。これによって、製造過程の改善のために参考データにも使用することができる。なお、部品収集箱71の個数及び用途は、異なる重要に応じて調整することができるため、上述した実施形態には限定されない。
本実施形態においては、柱状部品外観検査装置1は、部品ガイド装置8を選択的に備えても良い。図4に示すように、部品ガイド装置8は部品起立装置4の下流側に設けられる。部品ガイド装置8は、回転盤21の上方且つ環状の輸送経路の内側に配置されている。部品ガイド装置8は、環状の輸送経路に面する側に、滑らかな円弧面81を有し、柱状部品10の縁部が部品ガイド装置8の円弧面81に接触する時、柱状部品10が接線方向に案内される。一方、部品起立装置4より落下された柱状部品10は、回転盤21の磁気吸引を受けて回転盤21に直ちに立つため、環状の輸送経路で大部分の柱状部品10が整列するので、他の実施形態では、柱状部品外観検査装置1は、部品起立装置4が部品ガイド装置8の下流側に配置しなくても良い。
さらに、本実施形態において、部品ガイド装置8は、部品転倒装置6の転倒プレート61の下流側に、且つ回転盤21の上流側に、環状の輸送経路の内側に設けても良い。転倒プレート61が起立姿勢の柱状部品10を横臥姿勢に転倒させ、且つ横臥姿勢の柱状部品10の縁部が部品ガイド装置8の円弧面81に接触する時、横臥姿勢となった柱状部品10が接線方向に案内される。一方、本発明転倒プレート61の高さ及び向きの制御によって、大部分の柱状部品10を転倒して回転盤21の環状の輸送経路の接線方向にそって整列し、且つ、経路から外れることがないので、他の実施形態においては、柱状部品外観検査装置1は、部品転倒装置6が部品ガイド装置8の下流側に配置しなくても良い。
上述したように、従来技術による柱状部品にする5面検査しかできない欠点を改善するために、本発明の柱状部品外観検査装置1は、第5撮像装置5Eの後端に部品転倒装置6及び第6撮像装置5Fを増設し、部品転倒装置6の転倒プレート61によって、起立姿勢の柱状部品10を横臥姿勢に転倒させて、後端にある第6撮像装置5Fは、横臥姿勢となって底部が露出された底部の面について第6面検査を行うことで、柱状部品10の各表面の検査を実現できた。本発明が提供する柱状部品外観検査装置1は、柱状部品10の全面検査を行うことができ、装置美観の競争力を高めつつ、柱状部品10の品質管理も向上させることができる。また、柱状部品10を使用する最終製品の性能及び安定性にも向上させることができる。また、本発明の柱状部品外観検査装置1は、自動的であり、人件費を節約することができ、外観検査装置1の生産性(例えば、1分間に2000個以上を検査できる)をさらに向上することができるため、外観検査装置1の産業上利用性を大幅に改善することができる。
本発明は、上記の実施形態によって詳細に説明しており、請求の範囲で定義された発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって変更・改良を実現でき、いずれも本願請求の範囲内である。
1 柱状部品外観検査装置
10、10'、10'' 柱状部品
11 基台
2 輸送装置
21 回転盤
22 中央モーター
3 部品供給装置
31 振動盤
32 部品を降ろすレール
4 部品起立装置
41 弓形レール
411 第1端開口
412 第2端開口
5A 第1撮像装置
5B 第2撮像装置
5C 第3撮像装置
5D 第4撮像装置
5E 第5撮像装置
5F 第6撮像装置
51 撮影レンズ
52 直立スライドレール
6 部品転倒装置
61 転倒プレート
611 底縁
62 支持台
63 高度調整部品
7 部品収集装置
71 部品収集箱
72 吹き込みノズル
8 部品ガイド装置
81 円弧面
H、h 高さ

Claims (14)

  1. 柱状部品外観検査装置であって、
    部品供給装置と、部品起立装置と、回転盤と、複数の撮像装置と、部品転倒装置と、部品収集装置とを備え、
    前記部品供給装置は、部品を降ろすレールを有し、前記部品を降ろすレールは複数の柱状部品を移送させるように設けられ、
    前記部品起立装置は、前記部品を降ろすレールの末端に、且つ、前記柱状部品が起立姿勢でスライドされるに設けられ、
    前記回転盤は、落下された柱状部品を載せ、且つ、磁気吸引して、前記柱状部品を前記回転盤の回転により環状の輸送経路に沿って移送させるように設けられ、
    前記複数の撮像装置は、回転盤の廻りに順次配置され、各角度での柱状部品の影像を撮って外観検査を行うように設けられ、
    前記部品転倒装置は、前記複数の撮像装置のうち最後の撮像装置の前端に設けられ、柱状部品を転倒させ、柱状部品が起立姿勢から横臥姿勢となるように設けられ、
    前記部品収集装置は、外観検査結果に応じて前記柱状部品を収集するように用いられる、
    ことを特徴とする柱状部品外観検査装置。
  2. 前記柱状部品は、磁気吸引により起立姿勢ができる電子部品である、ことを特徴とする請求項1に記載の柱状部品外観検査装置。
  3. 前記部品転倒装置は、転倒プレートを備え、前記転倒プレートは、前記回転盤の前記環状の輸送経路に設けられ、且つ、前記転倒プレートは前記環状の輸送経路の接線方向と垂直となるように設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の柱状部品外観検査装置。
  4. 前記転倒プレートの底縁から前記回転盤の表面までの高さは、前記柱状部品の全高よりも低い、ことを特徴とする請求項3に記載の柱状部品外観検査装置。
  5. 前記転倒プレートの底縁から前記回転盤の表面までの高さと前記柱状部品の全高との比は、3/5〜19/20である、ことを特徴とする請求項4に記載の柱状部品外観検査装置。
  6. 前記部品転倒装置は、高度調整部品を更に備え、前記高度調整部品は前記転倒プレートの高さを調整するように設けられる、ことを特徴とする請求項3に記載の柱状部品外観検査装置。
  7. 前記部品転倒装置は、支持台を備え、前記転倒プレートは前記支持台に固定される、ことを特徴とする請求項3に記載の柱状部品外観検査装置。
  8. 前記複数の撮像装置は、第1撮像装置と、第2撮像装置と、第3撮像装置と、第4撮像装置と、第5撮像装置と、第6撮像装置とを備え、前記部品転倒装置は、前記第5撮像装置と前記第6撮像装置との間に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の柱状部品外観検査装置。
  9. 前記第1撮像装置〜前記第5撮像装置は、それぞれ、前記柱状部品の円柱の4面及び頂部の面に対する5面検査を行い、前記第6撮像装置は、前記柱状部品の底部の面にする第6面検査を行う、ことを特徴とする請求項8に記載の柱状部品外観検査装置。
  10. 前記回転盤は、磁性を有し、且つ非透明の環状回転盤である、ことを特徴とする請求項1に記載の柱状部品外観検査装置。
  11. 前記部品起立装置は、弓形レールを備え、前記弓形レールの第1端開口が前記部品を降ろすレールの末端に隣接し、且つ前記弓形レールの第2端開口が回転盤上に位置される、ことを特徴とする請求項1に記載の柱状部品外観検査装置。
  12. 前記第1端開口にある前記弓形レールの接線方向は、前記部品を降ろすレールと略平行であり、前記第2端開口にある前記弓形レールの接線方向は、前記回転盤の表面と略垂直となる、ことを特徴とする請求項11に記載の柱状部品外観検査装置。
  13. 部品ガイド装置を更に備え、前記部品ガイド装置は前記部品起立装置の下流側に設けられ、且つ円弧面を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の柱状部品外観検査装置。
  14. 部品ガイド装置を更に備え、前記部品ガイド装置は前記部品転倒装置の下流側に設けられ、且つ円弧面を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の柱状部品外観検査装置。
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